Den fotografiska karriären är dock långt mer mångfasetterad än detta. Han började sin yrkesbana som fotojournalist i mitten på 1940-talet och publicerade en rad fotoessäer i Svenska och utländska magasin. På Veckorevyn gjorde han sig ett namn genom att på ett mystiskt sätt få de allra mest kända och integritetsfulla personerna att sänka garden. Han är också hovfotografen framför andra och har regelbundet dokumenterat det svenska kungahuset sedan 1940-talet.

Nilsson var den förste som lyckades fotografera ett levande foster inuti livmodern. Bilderna revolutionerade sexualundervisningen och hade stor betydelse för den sexuella revolutionen på 70-talet. Han har under hela sin karriär fortsatt att tänja gränserna för vad som är möjligt inom medicinsk fotografi och har för detta belönats med ett stort antal priser och utmärkelser. Han var den första mottagaren av Erna och Victor Hasselblad Stiftelses Fotopris 1980 och blev medicine hedersdoktor vid Karolinska Institutet 1976. Han har även vunnit två Emmys (1982 och 1996) för sina dokumentärer.